Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 141
Текст из файла (страница 141)
Рнбонуклеаза Р— необычный фермент. В его состав входит и белок, и РНК. РНК, входящая в состав РНКазы Р, необходима для проявления каталитической активности. Напрашивается предположейие о том, что се роль заключается в узнавании тРНК при помощи механизма, включаюц1его спаривание 317 26. Механизмы сплайсинга РНК Глава 26 МЕХАНИЗМЫ СПЛАЙСИНГА РНН оснований. Такое взаимодействие может обеспечивать правильную ориентацию белкового компонента для осуществления специфического расщепления субстрата. Потенциальные аналоги РНКазы Р были обнаружены в клетках эукариот. В клетках Е. сой имеются два гена, мутации по которым нарушают активность РНКаэы Р: гпрА и гпрВ.
Об этих генах известно только то, что они расйолагаются довольно далеко друг от друга. Может быть, один из них кодирует белковый компонент, а другой - РНК? У таких мутантов накапливается большое количество молекул-предшественников тРНК. Некоторые полицнстроннные предшественники расщепляются с образованием индивидуальных моноцистронных предшественников, хотя ни у одного из них не имеется настоящих 5сконцов, Характер расгцепления указывает на то, что существует другой фермент, способный вносить разрывы в межцистронные участки. Таким ферментом может быть РНКаза 1П. Почему в отсутствие РНКазы Р одни предшественники расщепляются с образованием моноцистронных прелшественников, а другие неХ? Даже если в расщеплении предшественников всех тРНК участвует один и тот же йабор ферментов, порядок, в котором они воздействуют на разные предшественники, может быть различным.
Это подтвердилось в ходе изучения индивидуальных предшественников, у которых аналогичные реакции могут осуществляться на разных стадиях процессинга. Необходимость осуществления реакций в определенном порядке может быть обусловлена тем, что в исходном транскрипте расщеплению доступен только один сайт, причем происшедшее расщепление приводит к изменению структуры транскрипта и появляется вазможность расщепления по сайту следующего фермента. Другие этапы созревания тРНК мало изучены.
Совокупность основных этапов созревания приведена на рис. 25.6. Эндонуклеоягпическце... расщепление, по-видимому, происходит также и на 3'-конце нуклеотидных последовательностей тРНК. К настоящему времени не известно, какой фермент (ферменты) ответствен за этот процесс. 3'-конец зрелой тРНК образуется при действии экзонуклеазы. Фермент, называемый Р??Каэдй В, удаляет основания по одному с 3'-конца (возможно, с Зсконца исходного предшественника, а возможно, с 3'-конца молекул, образованных при расщеплении предшественника), пока не достигнет концевой ССА-последовательности, общей для всех зрелых тРНК.
По-видимому, сигиалом.для остановки фермента служит структура тРНК в целом, а не последовательность ССА, поскольку он может удалять дополнительную ССА-последовательность, присоединенную к 3'-концу исходной молекулы. РНКаза. )3 от- Когда было обнаружено, что прерывистые гены транскрибируются с образованием предшественников РНК, из которых в результа~е сплайсинга выделяются экзоны, возник ряц вопросов, касающихся экспрессии генов. Рассматривая сплайсинг РНК просто как один их механизмов экспрессии генов, интересно выяснить, какие участки носится к экзонуклеазам, действующим случайным образом. Другой фермент, обладающий экзонуклеолитической активностью,— РВКаза 11.
Вначале считали, что РНКаза П принимает участие в процессинге тРНК, но фермент может и полностью разрушать последовательности тРНК. Таким образом, он, по-видимому, осуществляет разрушение тРНК, а не созревание специфических тРНК. Действие фермента состоит в последовательном отщеплении нуклеотидов. В бактериальных клетках имеются два типа предшественников тРНК, различаемых по их 3сконцевым последовательностям. В молекулах типа 1 имеется триплет ССА, отделяющий нуклеотидную последовательность зрелой тРНК от дополнительного материала, находящегося на 3'-конце.
Молекулы же типа П (кодируемые генами некоторых фагов) не имеют ССА-последовательности. После удаления из молекулы предшественника дополнительных нуклеотидов, расположенных на 3'-конце, к оставшейся части молекулы должна быть присоединена последовательность ССА. Мы не знаем, как образуется 3сконец, к которому присоединяется ССА, у тРНК типа 11,— осуществляет ли этот процесс РНКаза О, как это происходит в случае тРНК типа 1, или в нем участвует другой фермент? У эукариот, очевидно, все тРНК относятся к типу П. Добавление ССА осуществляет фермент тРНК-иуклеотидилтрансфераза, присоединяющая триплет (или его часть) к любой последовательности тРНК, где он отсутствует.
Мутанты Е. сой со сниженным содержанием этого фермента (называемые сса 3 растут медленно, что указывает на необходимость фермента для биосинтеза тРНК. Концевой остаток А у всех бактернальных тРНК подвержен постоянным превращениям; поэтому тРНК-нуклеотидилтрансфераза так же необходима для осуществления репарации, как и для образования тРНК типа П. Рекомендуемая литература Имеется несколько обзоров, посвященных анализу ферментов, действительно участвующих в процессинге тРНК н рРНК, а также отличиям этих ферментов от других ферментативных активностей, выявляемых при этом процессе. В работе Гегенхеймера и Апириона сделана попьыка классифицировать генетические и биохимические свойства бактериальных ферментов (Седел)зейпег, Ар(г(ап, 45, 502-541, 1981). Статья Брэма, Янга и Стейтца, посвященная РНКазе П1, включает также и полученные ранее данные (Вгат, 'гаипд, 5геаг, СеП, 19, 393-401, 1980).
Процессинг тРНК рассматривается Альтманом (АЬпап, Тгапз~ег й)КА, М1Т Ргеаа, СашЬгЫйе Маза., 48 — 77, !978), современные данные приводятся в «Се!1» (23, 3 — 4, 1981). РНК затрагивает этот процесс по сравнению с другими модификациями РНК («кэпированием» и полиаденилированием). Удаляются ли интроны из предшественника в определенном порядке? Чем объясняется необычайная точность осугцсствления это~о процесса? Происходит лн он в определенном участке ядра„связан ли с другими 318 Часть У11.
Созревание РНК: процессинг процессами, такими, как, например, транспорт из ядра в цитоплазму? Обусловливает ли связь с другими процессами различия в способах экспрессии прерывистых и непрерывных генов? Является ли процесс созревания РНК (путем сплайсинга или других механизмов) фактором регуляции экспрессии генов, осуществляющейся путем отбора имеюшихся предшественников? Сплайсинг РНК включает разрыв фосфодиэфирных связей на границах"'экзоп — интрон и образование связи между концами экзонов.
Это может произойти путем либо двух независимых последовательных реакций, либо одной согласованной реакции переноса. Разрыв фосфодизфирных связей происходит и при других реакциях процессинга, но их образование в молекуле РНК вЂ” уникальная особенность сплайсинга. Каковы бы ни были фсрментативные механизмы возникновения связей, основное условие этого процесса — расположение рядом групп, реагируюших с образованием новых связей. По-видимому, не существует какого-либо уникального механизма сплайсинга РНК.
Можно выдели~ь по меньшей мере четыре четко различимых типа систем сплайсинга. Удаление интронов иэ ядерных предшественников тРНК у дрожжей происходит при участии ферментов, взаимодействие которых с субстратом напоминает действие ферментов процессинга тРНК, поскольку решающим фактором в обоих случаях служит конформация предшественника тРНК. Удаление интрона из предшественника рРНК у инфузорий, по-видимому, свойство самой РНК. При удалении интронов из РНК митохондрий у дрожжей единый механизм, вероятно, отсутствует, но известно, что по крайней мере в некоторых случаях необходимо наличие белка, кодируемого интроном, который должен быть удален (гл. 20).
Удаление интронов из ядерных РНК высших эукариот происходит при участии ферментной системы, по-видимому, не узпаюшей никаких более специфических последовательностей, чем короткие канонические последовательности, расположенные на границах экзон — иптрон у болыпого числа видов организмов. Таким образом, если гены с прерывистым строением и имели единое эволюционное происхождение, то с тех пор они сильно дивергировали в плане реализации их генетической информации в виде РНК. Снлайсинг дрожжевой тРНК включает разрезание и сшивание Около 40 из -400 ядерных генов тРНК дрожжей имеют прерывистое строение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
